Quantinuum demonstreerib kvantviga parandamise skaleerimist kaugele üle tasuvuspiiri

Pilt: Ars Technica · Allikas

Quantinuumi viimane kinni püütud ioonidel põhinev kvantprotsessor parandab märkimisväärselt loogilise kubi vigade määrasid, saavutades vigade parandamise koodi kauguse kasvades vigade kümnekordse vähenduse, mis tähistab olulist edasiminekut kvantvigade parandamise jõudluses.

Kvantarvutusel on põhimõtteline probleem: kubid on vastuvõtlikud vigadele, mis tulenevad keskkonnamürast ja ebatäiuslikust juhtimisest. Kvantarvutuste töökindlaks käivitamiseks tuleb neid vigu avastada ja korrigeerida loogiliste kubidega, mis ühendavad mitut füüsilist kubi vigade parandamise koodide kaudu. Nende loogiliste kubide skaleerimine madalamate vigamäärade saavutamiseks on ajalooliselt olnud piiratud eduga, kuna riistvarakubide lisamine suurendab keerukust ja võib tuua kaasa rohkem vigu, takistades jõudluse paranemist.

Hiljuti esitles Quantinuum, trapitud ioonidel põhineva kvantarvutuse liider, uusi tulemusi oma Helios protsessorilt, mis tähistavad olulist läbimurret kvantvigade parandamise skaleerimises. Erinevalt varasematest süsteemidest, mis näitasid ainult tagasihoidlikke paranemisi – vigade määrade vähenemine umbes kahe korda koodi suuruse kasvades – saavutas Quantinuumi lahendus ligi kümnekordse loogiliste kubide vigade vähenduse iga vigade parandamise koodi kauguse suurendamise korral.

Helios süsteem kasutab ioonide püükimist ja manipuleerimist elektriväljade ja laserite abil, võimaldades suvalist kahe iooni seotud olekut, mis toetab mitmekülgseid vigade parandamise koode. Ettevõte rakendas värvikoodi kaugustega 3, 5 ja 7, mis vastavad järjekindlalt suurematele riistvarakubide gruppidele (vastavalt 13, 37 ja 73 kubi). Nende koodide testimine kvantmäluks, kus loogiline kub hoiab oma seisundit, näitas vigade määra langust ligikaudu 5×10⁻⁴ kaugusel 3 kuni 5×10⁻⁶ kaugusel 7, mis viitab tugevale vigade summutusele.

Selle jõudluse võtmeks on Quantinuumi uuendus lekkevigade haldamisel – kus kubid satuvad soovimatutesse energiastaatusse – rakendades sihitud laserpulsse, mis taastavad need kubid arvutuslikusse olekusse, vähendades lekkevigu enam kui kuue korra võrra. Lisaks vahetab nende tarkvara dünaamiliselt lekkinud andmekubid mõõtmekubide vastu, võimaldades efektiivseid vigade parandamise tsükleid.

Meeskond demonstreeris ka süsteemi suutlikkust sooritada loogiliste kubide kahekubiliste loogikalinkide operatsioone, mis on nõudlikumad kui kvandite info hoidmine. Kuigi kaugusel 3 kood näitas vähe paranemist lükkegatavate vigade määras, vähendas kaugus 5 vead märkimisväärselt, rõhutades riistvara suutlikkust säilitada madalat loogilist vigade määra arvutuste ajal.

Kuigi need saavutused on paljutõotavad, toetab süsteem hetkel vaid ühte kauguse 7 loogilist kubi korraga ning madalaimad vigade määrad on endiselt kõrgemad kui keeruliste kvantarvutuste jaoks vajalikud läved. Kuid skaleerumistrendid viitavad, et edasised riistvaraparendused võivad tuua loogiliste kubide töökindluses märkimisväärsete edusammudeni.

Quantinuumi edenemine viitab, et kinni püütud ioonidel põhinevad süsteemid võivad peagi saavutada vigade parandamise jõudluse tasemed, mis on vajalikud praktiliseks ja suuremahulisteks kvantarvutusteks, tingimusel et ettevõte suudab jätkata kubide arvu kasvatamist ning säilitada või parandada riistvara vigade määra. See eristub teistest kvantarvutuse platvormidest, millel tuleb samaaegselt lahendada vigade määrade, kubide arvu ja süsteemi integratsiooni probleemid. Helios tulemused tähistavad seega olulist sammu edasi vea-kindlate kvantarvutite loomise suunas.